Em 2021, as vendas globais de veículos elétricos representarão 9% do total de vendas de automóveis de passeio.
Para aumentar esse número, além de investir pesadamente em novos cenários de negócios para acelerar o desenvolvimento, a fabricação e a promoção da eletrificação, as montadoras e fornecedores também estão se esforçando para se preparar para a próxima geração de componentes de veículos.
Exemplos incluem baterias de estado sólido, motores de fluxo axial e sistemas elétricos de 800 volts que prometem reduzir os tempos de carregamento pela metade, reduzir drasticamente o tamanho e o custo da bateria e melhorar a eficiência do sistema de transmissão.
Até agora, apenas um punhado de carros novos usou um sistema de 800 volts em vez dos 400 comuns.
Os modelos com sistemas de 800 volts já disponíveis no mercado são: Porsche Taycan, Audi E-tron GT, Hyundai Ioniq 5 e Kia EV6. A limusine Lucid Air usa uma arquitetura de 900 volts, embora especialistas do setor acreditem que seja tecnicamente um sistema de 800 volts.
Da perspectiva dos fornecedores de componentes de VE, a arquitetura de bateria de 800 volts será a tecnologia dominante até o final da década de 2020, especialmente à medida que mais e mais plataformas totalmente elétricas dedicadas à arquitetura de 800 volts surgirem, como a E-GMP da Hyundai e a PPE do Grupo Volkswagen.
A plataforma elétrica modular E-GMP da Hyundai Motor é fornecida pela Vitesco Technologies, uma empresa de sistemas de transmissão desmembrada da Continental AG, para fornecer inversores de 800 volts; o Volkswagen Group PPE é uma arquitetura de bateria de 800 volts desenvolvida em conjunto pela Audi e pela Porsche. Plataforma modular para veículos elétricos.
"Até 2025, modelos com sistemas de 800 volts se tornarão mais comuns", disse Dirk Kesselgruber, presidente da divisão de transmissão elétrica da GKN, uma empresa de desenvolvimento de tecnologia. A GKN também é uma das várias fornecedoras de Nível 1 que utilizam a tecnologia, fornecendo componentes como eixos elétricos de 800 volts, com previsão de produção em massa em 2025.
Ele disse à Automotive News Europe: "Acreditamos que o sistema de 800 volts se tornará popular. A Hyundai também provou que pode ser igualmente competitiva em termos de preço."
Nos Estados Unidos, o Hyundai IQNIQ 5 começa em US$ 43.650, o que é mais acessível do que o preço médio de US$ 60.054 para veículos elétricos em fevereiro de 2022, e pode ser aceito por mais consumidores.
"800 volts é o próximo passo lógico na evolução de veículos puramente elétricos", disse Alexander Reich, chefe de eletrônica de potência inovadora da Vitesco, em uma entrevista.
Além de fornecer inversores de 800 volts para a plataforma elétrica modular E-GMP da Hyundai, a Vitesco garantiu outros contratos importantes, incluindo inversores para uma grande montadora norte-americana e dois veículos elétricos líderes na China e no Japão. O fornecedor fornece o motor.
O segmento de sistemas elétricos de 800 volts está crescendo mais rápido do que o esperado há apenas alguns anos, e os clientes estão se fortalecendo, afirmou Harry Husted, diretor de tecnologia da fornecedora americana de autopeças BorgWarner, por e-mail. O fornecedor também conquistou alguns pedidos, incluindo um módulo de acionamento integrado para uma marca de luxo chinesa.
1. Por que 800 volts é o "próximo passo lógico"?
Quais são os destaques do sistema de 800 volts em comparação ao sistema de 400 volts existente?
Primeiro, eles podem fornecer a mesma potência com uma corrente menor. Aumentam o tempo de carregamento em 50% com o mesmo tamanho de bateria.
Como resultado, a bateria, o componente mais caro de um veículo elétrico, pode ser menor, aumentando a eficiência e reduzindo o peso total.
Otmar Scharrer, vice-presidente sênior de tecnologia de motores elétricos da ZF, afirmou: "O custo dos veículos elétricos ainda não está no mesmo patamar dos veículos a gasolina, e uma bateria menor seria uma boa solução. Além disso, ter uma bateria muito grande em um modelo compacto convencional como o Ioniq 5 não faz sentido por si só."
"Ao dobrar a voltagem e manter a mesma corrente, o carro pode obter o dobro de energia", disse Reich. "Se o tempo de carregamento for rápido o suficiente, o carro elétrico pode não precisar gastar tempo percorrendo uma distância de 1.000 quilômetros."
Segundo, como tensões mais altas fornecem a mesma potência com menos corrente, cabos e fios também podem ser menores e mais leves, reduzindo o consumo de cobre caro e pesado.
A energia perdida também será reduzida, resultando em maior resistência e melhor desempenho do motor. E não é necessário um sistema complexo de gerenciamento térmico para garantir que a bateria opere na temperatura ideal.
Por fim, quando combinado com a tecnologia emergente de microchip de carboneto de silício, o sistema de 800 volts pode aumentar a eficiência do trem de força em até 5%. Este chip perde pouca energia ao alternar e é particularmente eficaz na frenagem regenerativa.
Como os novos chips de carboneto de silício utilizam menos silício puro, o custo pode ser menor e mais chips podem ser fornecidos à indústria automobilística, disseram os fornecedores. Como outras indústrias tendem a usar chips totalmente de silício, elas competem com as montadoras na linha de produção de semicondutores.
"Concluindo, o desenvolvimento de sistemas de 800 volts é crucial", conclui Kessel Gruber, da GKN.
2. Layout de rede de estação de carregamento de 800 volts
Aqui vai outra pergunta: A maioria dos postos de carregamento existentes são baseados no sistema de 400 volts. Existe realmente uma vantagem para carros que usam o sistema de 800 volts?
A resposta dada por especialistas do setor é: sim. Embora o veículo precise de uma infraestrutura de carregamento de 800 volts.
"A maior parte da infraestrutura de carregamento rápido CC existente é para veículos de 400 volts", disse Hursted. "Para atingir o carregamento rápido de 800 volts, precisamos da última geração de carregadores rápidos CC de alta tensão e alta potência."
Isso não é um problema para o carregamento doméstico, mas até agora as redes públicas de carregamento mais rápidas nos EUA são limitadas. Reich acredita que o problema é ainda mais grave para os postos de carregamento em rodovias.
Na Europa, no entanto, as redes de carregamento de sistemas de 800 volts estão aumentando, e a Ionity tem vários pontos de carregamento de rodovias de 800 volts e 350 quilowatts por toda a Europa.
A Ionity EU é um projeto de parceria entre várias montadoras para uma rede de estações de recarga de alta potência para veículos elétricos, fundado pelo BMW Group, Daimler AG, Ford Motor e Volkswagen. Em 2020, a Hyundai Motor ingressou como a quinta maior acionista.
"Um carregador de 800 volts e 350 quilowatts significa um tempo de carregamento de 100 quilômetros em 5 a 7 minutos", diz Schaller, da ZF. "Isso é só uma xícara de café."
"Esta é realmente uma tecnologia disruptiva. Ela também ajudará a indústria automobilística a convencer mais pessoas a adotar veículos elétricos."
De acordo com um relatório recente da Porsche, leva cerca de 80 minutos para adicionar 250 milhas de alcance em uma estação de energia típica de 50 kW e 400 V; 40 minutos se for de 100 kW; se resfriar o plugue de carregamento (custos, peso e complexidade), o que pode reduzir ainda mais o tempo para 30 minutos.
"Portanto, na busca por um carregamento mais rápido, uma transição para tensões mais altas é inevitável", concluiu o relatório. A Porsche acredita que, com uma tensão de carregamento de 800 volts, o tempo cairia para cerca de 15 minutos.
Recarregar é tão fácil e rápido quanto reabastecer: há uma boa chance de que isso aconteça.
3. Pioneiros em indústrias conservadoras
Se a tecnologia de 800 volts é realmente tão boa, vale a pena perguntar por que, com exceção dos modelos mencionados acima, quase todos os veículos elétricos ainda são baseados em sistemas de 400 volts, até mesmo os líderes de mercado Tesla e Volkswagen.
Schaller e outros especialistas atribuem os motivos à "conveniência" e ao "ser o primeiro do setor".
Uma casa típica usa 380 volts de corrente alternada trifásica (a taxa de tensão é, na verdade, uma faixa, não um valor fixo), então, quando as montadoras começaram a lançar híbridos plug-in e veículos totalmente elétricos, a infraestrutura de carregamento já existia. E a primeira onda de veículos elétricos foi construída com componentes desenvolvidos para híbridos plug-in, que eram baseados em sistemas de 400 volts.
"Quando todos estão com 400 volts, significa que esse é o nível de voltagem disponível na infraestrutura em todos os lugares", disse Schaller. "É o mais conveniente, está disponível imediatamente. Assim, as pessoas não pensam muito. A decisão é imediata."
Kessel Gruber credita a Porsche como pioneira do sistema de 800 volts porque ele se concentrava mais no desempenho do que na praticidade.
Porsche ousa reavaliar o que a indústria herdou do passado. Ele se pergunta: "Esta é realmente a melhor solução?" "Podemos projetá-la do zero?" Essa é a beleza de ser uma montadora de alto desempenho.
Especialistas do setor concordam que é apenas uma questão de tempo até que mais veículos elétricos de 800 volts cheguem ao mercado.
Não há muitos desafios técnicos, mas as peças precisam ser desenvolvidas e validadas; o custo pode ser um problema, mas com escala, células menores e menos cobre, o baixo custo chegará em breve.
Volvo, Polestar, Stellantis e General Motors já declararam que futuros modelos usarão a tecnologia.
O Grupo Volkswagen está planejando lançar uma gama de carros em sua plataforma PPE de 800 volts, incluindo um novo Macan e uma perua baseada no novo conceito A6 Avant E-tron.
Várias montadoras chinesas também anunciaram uma mudança para arquitetura de 800 volts, incluindo Xpeng Motors, NIO, Li Auto, BYD e Lotus, de propriedade da Geely.
"Com o Taycan e o E-tron GT, você tem um veículo com desempenho líder na categoria. O Ioniq 5 é a prova de que um carro familiar acessível é possível", concluiu Kessel Gruber. "Se esses poucos carros conseguem, então todos os carros conseguem."
Horário da publicação: 19/04/2022